(57)【要約】 【課題】  小型化と放熱性の向上が可能なスイッチングユニットを提供する。【解決手段】  スイッチングユニット１０は、ケーシング２０で包囲され、回路基板１１とバスバー回路１２とを密着させた回路基板１１側の表面にスイッチングデバイス１３を実装したユニット本体１５を有すると共に、ユニット本体１５からケーシング２０の外側へ延出する接続端子１２Ａを備える。さらに、バスバー回路１２を構成するバスバー１２Ｔを肉厚のものとして、バスバー回路１２の伝熱性を高くした。これにより、スイッチングユニット１０は、複雑な回路を回路基板１１で形成すると共に、入出力を行う回路と接続端子１２Ａとをバスバー回路１１で一体に形成するので、小型化が可能となる。さらに、ユニット本体１５で生じた熱を伝熱性を高くしたバスバー回路１２を介して外部に放出できるので、放熱性の向上が可能となる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流のオン／オフを制御可能なスイッチングデバイスと、外部との接続を行うための接続端子とを備えるスイッチングユニットにおいて、
絶縁物を介して互いに密着された回路基板とバスバー回路とを有し、これらの双方に対して前記スイッチングデバイスが接続されてなる回路体を、ケーシングに収容して備え、
前記バスバー回路が肉厚のバスバーで構成されると共に、前記バスバー回路の端部に前記接続端子が一体に延設されることを特徴とするスイッチングユニット。
【請求項２】
前記バスバー回路は、前記回路基板が密着された面と反対側の面が、前記ケーシングの内壁に密着されていることを特徴とする請求項１に記載のスイッチングユニット。
【請求項３】
前記ケーシングには前記バスバーが嵌め入れ可能な嵌入室を備えることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のスイッチングユニット。
【請求項４】
前記ケーシングにはバスバー回路を構成するバスバー間に介在する仕切壁を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のスイッチングユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流のオン／オフを制御可能なスイッチングユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のスイッチングユニットとして、例えば特許文献１に示すものがある。このものは、例えば、自動車のバッテリー等の電源とヘッドランプ等の各電子装置との間に配されて電流のオン／オフを切り替えることにより各電子装置の制御を行うものである。また、これらのスイッチングユニットは、外部との接続を行うための接続端子を備え、メンテナンス等のため着脱可能なものとして用いられている。
【特許文献１】特開２００２−３２４４７８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、近年、自動車に要求される快適性・安全性等は高まる一方であり、これらの要求を満たすために自動車に搭載される電子装置の数は増加する傾向にある。そうすると、増加した電子装置を制御するためのリレー等のスイッチングユニットの数も増加してその分、スペースを要してしまうという問題があった。さらに、着脱可能なスイッチングユニットの場合、搭載箇所が外部に露出している等、着脱可能な箇所に設置しなければならない等、その配設箇所が制限されてしまうので、スペース上の問題はより顕著になってしまう。これらの問題から、スイッチングユニットをできるだけ小型化したいという要望があった。
また、自動車に搭載される電子装置の数が増加すると車両全体で消費する電力量も増加し、単純に小型化した場合、発熱密度が上昇して熱がこもり、電子装置に悪影響を及ぼす恐れもあった。
【０００４】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、小型化と放熱性の向上が可能なスイッチングユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、電流のオン／オフを制御可能なスイッチングデバイスと、外部との接続を行うための接続端子とを備えるスイッチングユニットにおいて、絶縁物を介して互いに密着された回路基板とバスバー回路とを有し、これらの双方に対して前記スイッチングデバイスが接続されてなる回路体を、ケーシングに収容して備え、前記バスバー回路が肉厚のバスバーで構成されると共に、前記バスバー回路の端部に前記接続端子が一体に延設されるところに特徴を有する。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記バスバー回路は、前記回路基板が密着された面と反対側の面が、前記ケーシングの内壁に密着されているところに特徴を有する。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、前記ケーシングには前記バスバーが嵌め入れ可能な嵌入室を備えるところに特徴を有する。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のものにおいて、前記ケーシングにはバスバー回路を構成するバスバー間に介在する仕切壁を有するところに特徴を有する。
【発明の効果】
【０００９】
＜請求項１の発明＞
スイッチングユニットの内部に回路基板とバスバー回路とを備えるので、バスバー回路で形成した場合大型化してしまうような複雑な回路を回路基板で形成すると共に、入出力を行う回路と接続端子とをバスバー回路で一体に形成するので、スイッチングユニットの小型化が可能となる。
さらに、バスバー回路が肉厚のバスバーで形成されるので、回路体で生じた熱を吸収して拡散し易くなり、放熱性の向上が可能となる。
【００１０】
＜請求項２の発明＞
回路体においてバスバーを回路基板に密着させることで回路基板側で生ずる熱をバスバーが吸収し易くなる、すなわちバスバーを放熱手段として利用することができる。それに加えて、バスバーをケーシングの内壁に密着させるので、バスバーの熱をケーシングの内壁に伝え易く、ケーシングを介して外部に放出させ易くなるので、放熱性の向上が可能となる。
【００１１】
＜請求項３の発明＞
ケーシングの嵌入室にバスバーを嵌め入れることで、バスバーの位置決めが容易になるとともに、バスバー回路を確実に保持できる。
【００１２】
＜請求項４の発明＞
隣接するバスバー同士の間に仕切壁を備えるので、バスバーを肉厚にしてもバスバー間の絶縁を確実に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図７によって説明する。
スイッチングユニット１０は、図１，２に示すように、ケーシング２０で包囲されたユニット本体（本発明の「回路体」に相当する）１５を有し、ユニット本体１５からケーシング２０の外側へ延出する接続端子１２Ａが相手側接続端子（図示なし）と接続することで電気接続箱（図示なし）等に着脱可能に装着されるようになっている。
【００１４】
ユニット本体１５は、回路基板１１とバスバー回路１２とを密着させたものの回路基板１１側の表面にスイッチングデバイス１３を実装してなるものである（図２参照）。ここで、回路基板１１とバスバー回路１２との間は接着剤（例えばシリコーン系接着剤又はエポキシ系接着剤）又は接着シート（例えば絶縁シートの両面に接着剤を塗布して接着性をもたせたもの）により接着し、かつ絶縁されて、密着させるようになっており、これらの接着剤又は接着シートが本発明の「絶縁物」に相当する。
スイッチングデバイス１３は、電流のオン／オフを制御可能なものであって、本実施形態では半導体スイッチング素子を用いており、特に本実施形態では、半導体デバイス中にパワーＭＯＳＦＥＴ部と、過熱保護機能或いはＰＷＭ信号発信部等を有する制御部とをワンチップ上に配設したものを用いている。
【００１５】
回路基板１１は、図１に示すように、略方形状の絶縁基板上にスクリーン印刷等で導電路が形成された印刷回路を備え、その所定箇所には貫通孔１１Ａが穿設されている。スイッチングデバイス１３或いは他の抵抗その他の回路基板１１の表面に実装された電子素子は、この貫通孔１１Ａを介して次述のバスバー回路１２に直接端子を接続させるようになっている（図２参照）。また、本実施形態では回路基板１１の片側（図１の右側）にスイッチングデバイス１３を実装すると共に、その反対側（図１の左側）に（詳細には図示しないが）制御系の回路を配設している。
【００１６】
さて、本実施形態におけるバスバー回路１２は、金属平板を打抜き・プレス加工等を適宜行って形成された複数本のバスバー１２Ｔによって所定回路形状に形成されるものである（図５参照）と共に、図２に示すように、バスバー回路１２を構成する各バスバー１２Ｔが肉厚の板材で構成されている。ここで、バスバー１２Ｔの板厚は、バスバー回路１２としての電流容量を考慮して決められる板厚よりも大きく設定されており、ユニット本体１５で生ずる熱を容易に吸収可能な程度の板厚に設定されていることで、バスバー回路１２全体の熱伝導性が高くなるようになっている。
また、バスバー回路１２は全体形状が回路基板１１と同様の略方形状をなしており、回路基板１１のほぼ全体に亘る領域をバスバー回路１２で支持することでユニット本体１５ひいてはスイッチングユニット１０全体の強度を確保できるようになっている。
【００１７】
また、バスバー回路１２には、上記の回路基板１１の貫通孔１１Ａに対応する箇所に接続凸部１２Ｃが配設されている。接続凸部１２Ｃはバスバー１２Ｔの表面上に回路基板１１側へ向けて突設されており、この接続凸部１２Ｃが貫通孔１１Ａに収容されることで、バスバー回路１２との接続箇所と回路基板１１の表面とが略面一となり（図２、４参照）、ユニット本体１５のスイッチングデバイス１３及び各電子素子の実装が容易になる。
【００１８】
さらに、バスバー回路１２を構成するバスバー１２Ｔには、ユニット本体１５から延出する接続端子１２Ａが一体に形成されており、この接続端子１２Ａによって、図示しない電気接続箱等の相手側接続端子と嵌合可能となっている。尚、本実施形態では、図１に示すように、５本の接続端子１２Ａを備えているが、これらのうち図１における左側の３本が制御系端子として用いられ右側の２端子が電力系端子として用いられている。また、制御系端子（図１の左側３本の端子）の先端部はプレス加工によって電力系端子（図１の右側２本の端子）よりも薄く形成されている。
【００１９】
ケーシング２０は、全体略直方体形状をなし、上側の本体２１と下側の受体２２とによりユニット本体１５を収容可能となっている（図２参照）。
受体２２には、嵌入室２２Ｃが形成されている。嵌入室２２Ｃはバスバー回路１２を形成する各バスバー１２Ｔの形状に合わせて周壁２２Ｂを配設してなるものである。各バスバー１２Ｔを対応する位置に嵌め入れることで、各バスバー１２Ｔの位置決めが可能となると共に、各バスバー１２Ｔ同士の間に嵌入室２２Ｃの周壁２２Ｂが介在することで、バスバー１２Ｔ間の絶縁を図るようになっている。尚、バスバー１２Ｔ同士の間に介在する周壁２２Ｂの高さはユニット本体１５において、回路基板１１のバスバー回路１２側の面に当接しない程度に設定されており、回路基板１１へ干渉しないようになっている。
また、嵌入室２２Ｃに嵌め入れられた各バスバー１２Ｔの実装面と反対側の面（図２の下側の面）は受体２２の底壁に密着されると共に、この底壁はケーシング２０の他の壁面よりも薄く形成されている。このため、バスバー回路１２が吸収した熱を外部に放出させやすくなっている。
さらに、受体２２には、接続端子１２Ａを導出する箇所に溝部２２Ａが形成されており、この溝部２２Ａに接続端子１２Ａを嵌め込むことでケーシング２０から接続端子１２Ａを隙間なく導出できるようになっている（図３参照）。
【００２０】
上記のように構成されたスイッチングユニット１０は図示しない電気接続箱に対して着脱可能に組みつけられて、制御系端子から所定の電気信号を受け取てスイッチングデバイス１３を動作させることにより、電力系端子の入力側から入力された電流を適宜調整して電力系端子の出力側から出力し電子装置（図示なし）を動作させる。
ここで回路基板１１の上側に実装されたスイッチングデバイス１３や抵抗等の他の電子素子が動作して発熱したり、回路基板１１の導電路に電流が流れることにより発熱した場合、熱伝導性の高いバスバー回路１２がこれらの熱を吸収する。そして、バスバー回路１２が密着するケーシング２０を介して熱を外部に放出できる。
尚、電気接続箱（図示なし）のメンテナンス時等において、スイッチングユニット１０は抜脱可能であり、必要に応じて交換して使用するようになっている。
【００２１】
このように、本実施形態のスイッチングユニット１０によれば、スイッチングユニット１０の内部に回路基板１１とバスバー回路１２とを備えている。これにより、バスバー回路１２で形成した場合大型化してしまうような制御系回路等の複雑な回路を回路基板１１で形成することに加え、入出力を行う回路と接続端子１２Ａとをバスバー回路１２をなすバスバー１部材で一体に形成する。したがって、スイッチングユニット１０の小型化が可能となる。
さらに、本実施形態では、肉厚にしたバスバー１２Ｔで構成して熱伝導性を高くしたバスバー回路１２を回路基板１１と密着させ、スイッチングデバイス１３の一方の端子をバスバー回路１２に直接接続する構成となっている。これにより、スイッチングデバイス１３や回路基板１１上で生ずる熱を、熱伝導性のよいバスバー回路１２で吸熱し拡散すると共にケーシング２０を介して外部に放出するので、放熱性に優れたものとなる。
【００２２】
また、本実施形態のスイッチングユニット１０ではユニット本体１５においてバスバー１２Ｔをケーシング２０の受体２２の底壁に密着させるので、バスバー回路１２の熱をケーシング２０の内壁に伝え易く、ケーシング２０を介して外部に放出させ易くなるので、放熱性の向上が可能となる。
【００２３】
また、ケーシング２０の嵌入室２２Ｃにバスバー１２Ｔを嵌め入れることで、バスバー１２Ｔの位置決めが容易になるとともに、バスバー回路１２を確実に保持できる。
さらに、隣接するバスバー１２Ｔ同士の間に周壁２２Ｂを備えるので、バスバー１２Ｔを肉厚にしてもバスバー１２Ｔ間の絶縁を確実に行うことが可能となる。
【００２４】
また、本実施形態のユニット本体１５では、回路基板１２のほぼ全面に亘り、肉厚の金属板で構成されるバスバー回路１２が貼り付けられているので、ケーシング２０に組付け前のユニット本体１５のみの状態でも十分な強度を確保できる。
【００２５】
また、本実施形態ではスイッチングデバイス１３に半導体スイッチング素子を用いたのでいわゆるメカリレーにおいて、接点のオン／オフ時に発生する動作音が生じないので、静音化が図れる。
【００２６】
＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図８から図１０によって説明する。
本実施形態のスイッチングユニット１０Ａは接続端子１２Ａに分岐端子１２Ｂを備えている点が上記実施形態１と相違するものであるが、他の同様の構成については同様の符号を付し、重複した説明は省略する。
本実施形態ではケーシング２０の本体２１の内壁面に形成された溝２３には、回路基板１１の外周縁部が嵌入されるようになっている（図９参照）。そして、ユニット本体１５がケーシング２０内部に収容されると、バスバー回路１２の下側の面をケーシング２０の内壁に密着させるように組つけられる（図９参照）。これにより、ユニット本体１５で生じた熱がバスバーで吸収されるとケーシング２０を介して外部に放出させ易くなるので、放熱性が向上する。
また、図８において右側の２本の端子は一の分岐バスバー１２Ｊから分岐して延出する分岐端子１２Ｂ，１２Ｂをなしている。
分岐バスバー１２Ｊはバスバー回路１２を構成するバスバーの１つであって、内部側（ユニット本体１４側）では一の経路となっていると共に、外部側で複数に（本実施形態では２経路に）分岐して、それぞれの先端に分岐端子１２Ｂを形成してなるものである。本実施形態のスイッチングユニット１０Ａは、このような分岐端子１２Ｂを備えることで、ユニット本体１５内では１の経路に連なる回路に対して分岐端子１２Ｂのそれぞれに接続した異なる２つの経路との接続を行うことができ、回路設計の自由度が向上する。
【００２７】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態ではスイッチングユニットが箱状をなすケーシング２０に収容されるものであったが、これに限らず、例えばモールド成形によって一体に形成されたケーシングを備えるものであってもよい。このようなものによれば、部品点数の減少と製造工程の短縮化とができるので、製造効率が一層向上する。
（２）上記実施形態において、ケーシングを構成する樹脂にアルミナ等のフィラーを添加した樹脂を用いることで、ケーシング２０全体の放熱性を高めたものであってもよい。
（３）上記実施形態においてバスバー回路１２はケーシングの内部に収容するものであったが、これに限らず、バスバー回路の実装面との反対側の面をケーシング２０の外部に露出させたものであっってもよい。また、この場合、バスバー回路１２の露出面に絶縁膜で被覆して、外部とバスバー回路１２との短絡を規制するものが望ましい。
（４）上記実施形態ではスイッチングユニット１０，１０Ａはスイッチングデバイス１３に半導体スイッチング素子を実装するものであったが、これに限らず、例えばＩＣ等を実装するものであってもよい。
（５）上記実施形態において、制御系回路にＩＣ、マイコン等を実装するものであってもよい。
（６）上記実施形態において、さらに放熱板や熱フィン等の放熱手段を追加する構造のものであってもよい。
（７）上記実施形態ではスイッチングデバイス１３に半導体スイッチング素子を用いるものであったが、これに限らず、ベアチップ等を実装するものであってもよい。
（８）上記実施形態ではケーシング２０が樹脂製のものであったが、例えば金属製のものであってもよい。この場合、例えば、金属製ケーシングの表面に絶縁被膜を形成する等してケーシングとユニット本体との間の絶縁を図る構成とするのが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施形態１のスイッチングユニットの平断面図
【図２】Ｘ−Ｘ’におけるスイッチングユニットの縦断面図
【図３】接続端子導出方向から見たスイッチングユニットの平面図
【図４】スイッチングユニットの分解断面図
【図５】バスバー回路の平断面図
【図６】ケーシングの受部の平面図
【図７】Ｙ−Ｙ’における縦断面図
【図８】実施形態２のスイッチングユニットの平断面図
【図９】Ｚ−Ｚ’におけるスイッチングユニットの縦断面図
【図１０】接続端子導出方向から見たスイッチングユニットの平面図
【符号の説明】
【００２９】
１０…スイッチングユニット
１１…回路基板
１２…バスバー回路
１２Ａ…接続端子
１２Ｔ…バスバー
１３…スイッチングデバイス
１５…ユニット本体（回路体）
２０…ケーシング
２２Ｂ…周壁（仕切壁）
２２Ｃ…嵌入室
【図１】
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【図２】
2006311711.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006311711.tif 000008
【図７】
2006311711.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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